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变频器维修
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便频器使用中的一些常见问题..新手入门（十一）
发表于2007-10-1916:
24:
35
变频器使用中的一些常见问题
--------采用问答方式
1。
问：
1台变频器带多台电机时，怎么选定变频器容量？
答：
1台变频器并联驱动多台电机，请使电机额定容量的总和在变频器的额定输出电流以下,并保留10%余量。
电机在运行过程中应该同时起停，而不要中途投入/退出。
2。
问：
怎么设定加减速时间及转矩提升？
如下图所示：
答：
1、负载的惯量大，一般起动转矩小。
所以，加减速度时间值设定大时，转矩提升值要设定小。
2、起动转矩大的负载，一般惯量小。
所以，加减速时间设定小时，转矩提升要设定大一些。
而且 ①如果加减速时间长，大电流流过的时间长。
②逐步加大转矩提升，电流会逐步减小，直到电流反而增大时，停止转矩补偿的提升。
③始动频率设得高一些（5-10Hz）。
3、用矢量控制模式，自动设转矩补偿。
如果启动出现过电流报警，可以将转矩提升值慢慢提升，直到满足启动要求即可。
不要轻易加大提升值，否则，可能会造成设备损坏。
3。
问：
如何最大限度地减少干扰？
答：
1、对产生干扰方（变频器）的对策：
①传导干扰……在输入侧用干扰滤波器，在输入侧使用干扰滤波器（输入专用）、零相电抗器、接地电容、绝缘变压器。
②感应干扰……把输入/输出线、动力线、信号线分离。
采用屏蔽线，并使用电源线滤波器（共用扼流圈、磁环），正确接地。
③辐射干扰……注意控制柜子中的安装和动力线的金属配管。
④ 降低载波频率也有效果。
2、对被干扰方的对策：
①尽量远离变频器。
②信号线采用屏蔽线，且屏蔽线只有一端和共用端相接。
③还可以使用磁环和滤波电容。
④在电源线中插入电源线滤波器（正常状态扼流器、小型的噪音滤波器）。
⑤接地线的分离。
4。
问：
是否可以由输入侧电磁接触器来进行运转/停机?
答：
不可以。
因为①频繁开/关时，会导致充电电阻损坏。
②马达自由空转时，会产生过电流，容易炸直流电路（电解电容）\击穿逆变模块。
如图所示:
5。
问：
出现整流桥损坏如何解决？
答：
电网与变频器的不协调，可能造成变频器整流桥的损坏，可以考虑装输入交流电抗器选购件对应。
需要装交流电抗器的判断条件如下：
（1） 变压器容量大于500KVA，且变压器容量与变频器容量的比大于10时。
（2） 同一电源变压器装有可控硅负载或功率因素补偿电容器时。
（3） 电源三相电压不平衡超过3%时。
（4） 需要改善输入功率因素时。
6。
问：
变频器上电没有显示什么办？
答：
先检查电源有没有到变频器，看空开没有合上，电源是不是有缺相，如果电源正常；那就检查变频器面板与键盘线有没有联接好，一般变频器主控板上有指示灯，看指示灯有没有亮。
如果亮，说明电源已经到主控板，如果键盘线也正常，说明主控板、面板有故障。
7。
问：
什么是再生制动？
再生制动的方法有那几种：
答：
1． 能量消耗型：
这种方法是在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制一个功率管的通断。
在直流母线电压上升至700V左右时，功率管导通，将再生能量通入电阻，以热能的形式消耗掉，从而防止直流电压的上升。
由于再生能量没能得到利用，因此属于能量消耗型。
同为能量消耗型，它与直流制动的不同点是将能量消耗于电机之外的制动电阻上，电机不会过热，因而可以较频繁的工作。
2． 并联直流母线吸收型：
适用于多电机传动系统（如牵伸机），在这个系统中，每台电机均需一台变频器，多台变频器共用一个网侧变流器，所有的逆变部并接在一条共用直流母线上。
这种系统中往往有一台或数台电机正常工作于制动状态，处于制动状态的电机被其它电动机拖动，产生再生能量，这些能量再通过并联直流母线被处于电动状态的电机所吸收。
在不能完全吸收的情况下，则通过共用的制动电阻消耗掉。
这里的再生能量部分被吸收利用，但没有回馈到电网中。
3． 能量回馈型：
能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时，可逆变流器将再生能量回馈给电网，使再生能量得到完全利用。
但这种方法对电源的稳定性要求较高，一旦突然停电，将发生逆变颠覆。
8。
问：
变频器在使用当中出现过电压怎么办？
答：
1。
过电压现象是最为常见的。
过电压产生后，变频器为了防止内部电路损坏，其过电压保护功能将动作，使变频器停止运行，导致设备无法正常工作。
因此必须采取措施消除过电压，防止故障的发生。
由于变频器与电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不相同，所以应根据具体情况采取相应的对策。
2。
过电压的产生与再生制动所谓变频器的过电压，是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压，集中表现在变频器直流母线的直流电压上。
正常工作时，变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。
若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。
在过电压发生时，直流母线上的储能电容将被充电，当电压上升至700V左右时，（因机型而异）变频器过电压保护动作。
造成过电压的原因主要有两种：
电源过电压和再生过电压。
当变频器的三相电源波动较大，频繁出现欠压、过压故障时，可适当调整“欠压动作点设置”“过压动作点设置”这两个参数。
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变频器维修——新手入门（十）控制板功能（DSP）
发表于2007-10-1916:
23:
35
“变频用DSP控制板”的主要功能：
我们知道：
由TI公司推出的TMS320LF2407芯片是一款专门用于电
机控制的高速DSP芯片。
主要表现在它把电机控制的常用电路都集
成到芯片内部了。
它可以直接输出PWM波，可以直接采样“编码器”
输出的位置信号。
这部分电路主要和定时器有关。
在2407里它叫作
“事件管理器”。
此外，它内部还有16路A/D转换器。
还有三种常规的通信接口：
SPI、UART、CAN。
我设计的“变频用DSP控制板”就是把变频器要用到的各种输入信
号/输出信号经过隔离和变换后接到DSP上。
具体分为以下六个部分：
1、DSP核心电路
这部分电路除了一块TMS320LF2407A芯片外，为它扩展了一块外
部数据/程序存储器（64KX16位）以及它的译码电路，此外还有
它的上电复位电路及手动复位电路、编程及仿真用的JTAG端口及
各种工作模式的跳线设置
2、通信接口电路
为DSP外接了一个带光电隔离的CAN通信口、一个带光电隔离的
485通信口、一个不带光电隔离的SPI通信口和一个不带光电隔离
的RS232通信口。
3、电枢电流及母线电压采样电路
这部分电路把从电流互感器上测得的电枢电流经过隔离放大和信号
调理后送到DSP的A/D输入端，供DSP采样。
同时还设计了电枢电
流的过流告警比较电路，及母线电压过压告警比较电路。
母线电压
通过采样电阻分压后，也经过一路隔离放大器和信号调理器后送到
DSP的A/D输入端，供DSP采样。
4、PWM输出驱动及功率模块保护电路
这部分电路把从DSP输出的6路PWM波经过电平提升、光电隔离后
送到IGBT的驱动模块上。
同时接收驱动模块提供的过流保护信号。
由驱动模块来的过流保护信号也经过了光电隔离。
由驱动模块来的
“过流保护信号”及从电枢电流采样电路来的“过流告警信号”都
将关断PWM波。
并且母线电压过压告警信号也将关断PWM波。
如
果发生了“关断PWM波”的事件，还将把故障类型通过编码后送
到DSP的I/O端口上。
以便DSP判断故障类型。
5、温度传感器接口电路。
由于电机控制要求中经常要检测定子的温升及功率模块的温升。
本控
制板设计了四路温度传感器接口电路，它可以直接连接模拟电压量输
出的温度传感器。
它实际上是四路基准可调，放大倍数也可调的放大
器。
接到DSP的A/D输入端。
6、通用开关量输入接口电路。
这部份电路提供了16路带光电隔离的开关量输入接口电路。
并有一个
中断口可以向DSP申请中断。
除此以外，还有三路编码器的输入信号
也通过光电隔离后送DSP的“事件管理器的位置传感器专用输入端”。
以上电路中，外围电路全部采用15V供电，核心电路采用5V供电。
DSP采用3.3V供电。
两套电源是彻底隔离的。
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变频器维修——电子电气知识总结（九）
发表于2007-10-1916:
23:
06
变频器维修入门——电子电气知识（九）
应广大论坛朋友的支持与厚爱，现在将本人整理的一些电子技术的知识传上供大家分享。
相信这些电子技术知识可使读者有所帮助，特别是变频器维修人员。
电子电气目录如下：
1．门电路——介绍非门、或门、与门等
2．双稳态电路——介绍电路原理、电路设计等
3．射极耦合双稳态电路——介绍工作原理、电路设计等
4．间歇振荡电路——自激间歇振荡电路、他激间歇振荡电路
5．锯齿波电路
6．互补管脉冲电路——互补管双稳态电路、互补管多谐振荡电路、其他的互补管脉冲电
7．光电耦合器组成的脉冲电路——用光电耦合器组成的多谐振荡电路、用光电耦合器组成的双稳态电路、用光电耦合器组成的整形电路、用光电耦合器组成的斩波电路
1、门电路介绍
“门”是这样的一种电路：
它规定各个输入信号之间满足某种逻辑关系时，才有信号输出，通常有下列三种门电路：
与门、或门、非门（反相器）。
从逻辑关系看，门电路的输入端或输出端只有两种状态，无信号以“0”表示，有信号以“1”表示。
也可以这样规定：
低电平为“0”，高电平为“1”，称为正逻辑。
反之，如果规定高电平为“0”，低电平为“1”称为负逻辑，然而，高与低是相对的，所以在实际电路中要选说明采用什么逻辑，才有实际意义，例如，负与门对“1”来说，具有“与”的关系，但对“0”来说，却有“或”的关系，即负与门也就是正或门；同理，负或门对“1”来说，具有“或”的关系，但对“0”来说具有“与”的关系，即负或门也就是正与门。
一、 与门
图一（a）为三端负与门。
其逻辑关系是：
当罗列入A、B、C均为“1”时，输出端F才为“1”。
（C）是与门的逻辑符号，图（b）是波形图，图（d）是逻辑关系表。
它们的逻辑关系式为：
F=A·B·C
图一、负与门电路
二、 或门
图二为三端正或门电路，只要有一个输入端为“1”信号。
输出端就为“1”信号，称为或门。
图（b）是波形图，它们的逻辑表达式为：
F=A+B+C
图二、正或门电路
三、 非门（反相器）
图三为非门电路，它的逻辑功能是：
输入为：
“0”，输出为“1”，反之则反，由于ui与uo反相，所以又称反相器，其逻辑符号如图（b）所示，
图中C1为加速电容，D1为箝位二极管，D2超抗饱和作用，原理是：
当BG饱和时，ud>uc（通常ub为（0.7-0.8）伏，uc为（0.1-0.3）伏），使D2导通，若D2压降为0.2伏，ub=-0.7伏，此时uc变为0.5伏，这就减轻了饱和深度，另外由于ID流入BG，就使Ic增加，Ib减小，通过Ib自动调节作用，使电路能稳定地工作。
图四为非饱和式反相器，图五为几种常用反相器，它们的技术指标列于表一中
表一
几种常用反相器的技术指标
电路
（a）
（b）
（c）
（d）
信号电平
“0”（无信号）（V）
0
0
0
+6
“1”（有信号）（V）
-6
-6
-9
0
对信号源的要求（mA）
吸收3
吸收1.12
吸收0.75
发射0.8
工作频率（kHZ）
10
600
1000
10000
抗干扰电压（V）
＞1
≥1
≥2
≥2.5
灵敏度（V）
＜
≤5.0
≤7
≤5.0
输出端的吸收能力（mA）
≤12
≤8.0
≤2
≮10
输出端的发射能力（mA）
≤32
≤12
≤12
≮7
输出脉冲的上升时间（μS）
2
≤0.24
≤0.1
≤0.1
输出脉冲的下降时间（μS）
2
≤0.24
≤0.15
≤0.1
对三极管β值的要求
＞50
70-100
＞50
＞50
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变频器维修——新手入门（八）基本术语篇
发表于2007-10-1916:
22:
24
. 变频器主要原理基本知识
三相380V电网电压从变频器的L1, L2, L3输入端输入后,首先要经过变频器的整流桥整流,后经过电容的滤波，输出一大约530V左右的直流电压（这530V也就是我们常用来判断变频器整流部分好坏的最常测试点，当然整流桥最初是要经过断电测试的）然后经过逆变电路，通过控制逆变电路的通断来输出我们想要的合适频率的电压（变频器能变频最主要的就是控制逆变电路的关断来控制输出频率）,变频器故障有无数种，好在现在变频器都趋于智能化，一般的故障它自己都能检测，并在控制面版上显示出其代码，用户只需查一下用户手册就能初步判断其故障原因。
但有时，变频器在运行中或启动时或加负载时，突然指示灯不亮，风扇不转，无输出。
这时我们初学者就不知该怎办了。
其实很简单的，我们只要把变频器的电源断了。
断电测试一下它的整流部分与逆变部分，大多情况下就能知其故障所在了。
这里有一点要千万注意，断电后不能马上测量，因变频器里有大电容存有几百伏的高压，一定要等上十几分钟再测，这一点千万要注意。
变频器上电前整流桥及逆变电路的测试。
具体测量方法如下：
找到变频器直流输出端的“＋”与“－”，然后将万用表调到测量二极管档，黑表笔接“＋”，红表笔分别接变频器的输入端L1, L2, L3端，整流桥的上半桥若是完好，万用表应显示0.3……的压降，若损坏则万用表显示“1”过量程。
相反将红表笔接“－”黑表笔分别接L1, L2, L3端应得到上述相同结果，若出现“1”则证明整流桥损坏。
然后测试其逆变电路，方法如下：
将万用表调到电阻×10档将黑表笔接“＋”红表笔接变频器的输出端U, V, W应有几十欧的阻值，反向应该无穷大。
反之将红表笔接到“－”重复上述过程，应得到同样结果。
这样经过测量在判断变频器的整流部分与逆变部分完好时，上电测量其直流输出端看是否有大约530V高压，注意有时万用表显示几十伏大家以为整流电路工作了，其实它并没工作，它正常工作会输出530V左右的高压，几十伏的电压是变频器内部感应出来的。
若没530V左右高压这时往往是电源版有问题。
有的变频器就是由于电源版的一小贴片电阻被烧毁，导致电源板不工作，以致使变频器无显示无输出，风扇不转，指示灯不亮。
这样就可以初步判断出变频器是哪部分出现了故障，然后拆机维修时就可以重点测试怀疑故障部分。
二. 技术基础
1， Electronic Line Shafting---ELS，许多工业生产线都由多台机器组成，各轴之间具有运动关系。
过去是使用机械机构连接各轴，如果使用电子方式连接各轴，各州各有其驱动马达，则称为“Electronic Line Shafting”（ELS）。
2， Auto Tuning（自动调校）， 常见于磁束向量型变频器的一种技术，能自动监测（找出）马达的参数,如转差频率/场电流/转矩电流/定子阻抗/转子阻抗/定子感抗/转子感抗等.有了这些参数后才能作[专据估算]及[转差（滑差）补偿].也因为此技术,在无编码器的运转下仍能获得良好的运转精度.
3, 无编码器运转，在速度控制上,与旧式variable frenquency变频器的开回路比较,磁束向量型变频器内部由速度观测计算功能达成闭回路.马达侧不用装编码器也能达到良好的速度精度.无编码器运转有如下好处:
1）,配线精省;2）,不必担心RF杂讯对编码器低电压信号的影响;3）,在多震动的场合不用担心编码器的高故障率.
4, 变频器的矢量控制 在AC马达中,转子由定子绕组感应电流产生磁场.定子电流含两部分.一部分影响磁场,另一部分影响马达输出转矩.要使用AC马达在需要速度与转矩控制的场合,必须能够把影响转矩的电流分离控制,而磁束矢量控制就能够分离这两部分进行独立控制.（具有大小及方向的物理量称为矢量）
5, Field WeakeningField Weakening线路可用以减弱马达的场电流,改变与磁场的平衡关系,使马达高于基本转速运转
6, 定转矩应用 所需转矩大小不因速度而变的场合,常用到[定转矩应用].如传送带等负载.[定转矩应用]通常需要较大的起动转矩.[定转矩应用]在低速运转时易有马达发热问题,解决的方法:
最好
（1）加大马达功率;
（2）使用装有定速冷却的变频器专用马达（即马达的冷却方式为强制风冷）.
7, 变转矩应用 多见于离心式负载,例如泵/风机/风扇等,其使用变频器的目的一般为节能.比如当风扇以50%转速运转时,其所需转矩小于全速运转所需.可变转矩变频器能够仅给与马达所需转矩,达到节能效果.次应用中短暂的巅峰负载通常无需给与马达额外的能量.故变转矩变频器的过载能力可以适用于大部分用途.
*定转矩变频器的过载（电流）能力须为额定值150%/1minute,而可变转矩变频器所需过载（电流）能力仅需额定值120%/1minute.因为离心式机械用途中很少会超出额定电流.另外,变转矩用途所需起动转矩也较定转矩用途小.
8, 变频器专用马达
所谓[Inverter-duty Motor],主要特征如下:
1）,分离式它力通风（它力风冷）;2）,10Hz-60Hz为定转矩输出;3）,高起动转矩;4）,低噪音;5）,马达装有编码器.*但并非所有称之为变频器专用马达的马达都具有上列特征.
9,关于调速：
1）调速：
根据工况需要调整设备运行速度，以达到节能降耗、减少磨损、按需生产等目的。
2）直流调速（DC Controler/motor）：
由直流控制器调节直流电机以达到调整速度的目的。
3）交流变频调速（AC inverter/motor）：
由变频器输出频率变化的三相交流电流从而控制交流电机的转速。
4）矢量变频调速（AC vector inverter）：
通过复杂的计算变换，使交流变频器按照直流电机的控制方式去控制交流电机，从而达到精确速度控制、转矩控制、提高输出扭矩等特性。
5）伺服控制系统（Servo control system）：
在运动系统中引入速度反馈或位置反馈元件，通过负反馈的作用达到极其精密的的速度控制、定位控制以及高动态响应。
10，几个常见工业元件：
1）测速发电机（Tacho-generator）：
一种转速测量元件，有交流、直流之分。
2）旋转变压器（Resolver）：
一种经济、准确地转速和角位移测量元件。
3）光电编码器（Encoder）：
一种精密的角位移、转速测量元件，适合在位置控制系统中作为反馈元件。
4）PLC：
工业用计算、控制装置，实现逻辑、时序、计算等控制功能，一般作为整个自动化控制系统的上位主机。
5）HMI（Human-Machine Interface）：
人-机界面。
6）现场总线（Field-Bus System）：
应用于工业控制现场的串行通讯总线系统，大幅度降低接线成本，提高控制的抗干扰能力。
7）分布式控制（Distributed control）：
区别于传统的集中式控制，强调各个节点设备的智能化，一般由现场总线系统将各子设备连接起来。
极大地提高系统应用的灵活性、可靠性，降低上位机的运算负担。
11，关于电机的三个术语：
1）防护等级（Protection Code）：
（IP**）考察一个设备防止异物进入和防水的能力，使IEC标准之一。
其两个数字分别代表防异物和防水的能力，数值越高表明可以防止更细小的物体进入以及经受更强烈的水流冲击。
一般为IP54（防尘，防泼洒水滴）以上防护等级的设备可以直接应用于露天。
2）绝缘等级（Insulation Grade）：
考察一个电气设备（一般针对电机）在保证良好绝缘特性的前提下所能承受的极限温升能力，是IEC标准之一。
一般有B级（85度）、F级（105度）、H级（125度）。
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变频器维修——新手入门（七）
发表于2007-10-1916:
21:
28
变频器基本电路图分析
目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流回路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。
1）整流电路
如图1.2所示，通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。
它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。
三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。
网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。
当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。
2）滤波电路
逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。
同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。
为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。
通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。
另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随的电压不相等。
因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。
3）逆变电路
逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。
逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。
最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR、IGBT、GTO等）组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。
通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。
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